開(kāi)發(fā)核聚變能源是人類(lèi)社會(huì)解決能源問(wèn)題的根本途徑。以托卡馬克為代表的磁約束聚變是獲得可控核聚變能源的兩個(gè)主要技術(shù)路線之一。托卡馬克燃燒等離子體中的聚變反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱,必須及時(shí)從芯部排出,否則將會(huì)影響芯部等離子體的穩(wěn)定性。特別是在高約束模式（H-mode）運(yùn)行條件下,主等離子體邊緣會(huì)形成很強(qiáng)的溫度、密度梯度,產(chǎn)生爆發(fā)性的邊緣局域模（Edge Localized Modes,ELMs）造成對(duì)第一壁的熱沖擊。另一方面,刮削層區(qū)等離子體與器壁的相互作用也會(huì)對(duì)第一壁造成損傷。因此,人們幾乎不再使用限制器來(lái)保護(hù)第一壁,而是引入偏濾器磁場(chǎng)位形。偏濾器位形保護(hù)了第一壁整體,使其與等離子體相互作用大大減弱,但是這同時(shí)使得偏濾器靶板成為整個(gè)托卡馬克裝置中熱負(fù)荷最為集中的部件。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下,國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（英文簡(jiǎn)稱(chēng)ITER）的偏濾器靶板平均熱通量可達(dá)到10MW/m2;而在中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆（英文簡(jiǎn)稱(chēng)CFETR）中的偏濾器靶板設(shè)計(jì)參數(shù)更是高達(dá)數(shù)十MW/m2。這樣大的熱負(fù)荷條件下,在邊緣局域模（ELMs）大規(guī)模爆發(fā)的時(shí)候會(huì)使得所有金屬靶板材料面臨融化風(fēng)險(xiǎn)。所以,偏濾器靶板的熱負(fù)荷問(wèn)題若得不到解決,托卡馬... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

限制器和偏濾器示意圖[14]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-2限制器和偏濾器示意圖[14]偏濾器主要有以下幾個(gè)功能：1.排出氦灰與雜質(zhì)。氦灰是聚變反應(yīng)產(chǎn)物，從芯部擴(kuò)散至刮削層并沿磁力線輸運(yùn)至靶板區(qū)域；雜質(zhì)來(lái)源于刮削層等離子體對(duì)包括偏濾器在內(nèi)的第一壁的打擊產(chǎn)生。2.保護(hù)第一壁。聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量中，有90%都以等離子體熱能的形式輸運(yùn)到了偏濾器區(qū)域，因此，偏濾器承擔(dān)著托卡馬克裝置的主要排熱功能。圖1-3先進(jìn)托卡馬克中實(shí)施的偏濾器位形示意圖[15]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-2限制器和偏濾器示意圖[14]偏濾器主要有以下幾個(gè)功能：1.排出氦灰與雜質(zhì)。氦灰是聚變反應(yīng)產(chǎn)物，從芯部擴(kuò)散至刮削層并沿磁力線輸運(yùn)至靶板區(qū)域；雜質(zhì)來(lái)源于刮削層等離子體對(duì)包括偏濾器在內(nèi)的第一壁的打擊產(chǎn)生。2.保護(hù)第一壁。聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量中，有90%都以等離子體熱能的形式輸運(yùn)到了偏濾器區(qū)域，因此，偏濾器承擔(dān)著托卡馬克裝置的主要排熱功能。圖1-3先進(jìn)托卡馬克中實(shí)施的偏濾器位形示意圖[15]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]托卡馬克研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛.  物理. 2016(02)
[2]邊界局域模對(duì)EAST鎢偏濾器靶板腐蝕程度的數(shù)值模擬研究[J]. 黃艷,孫繼忠,桑超峰,丁芳,王德真.  物理學(xué)報(bào). 2014(03)
[3]中國(guó)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置首次實(shí)現(xiàn)高約束模式運(yùn)行[J].   光機(jī)電信息. 2009(07)
[4]核聚變研究的發(fā)展歷史[J]. 朱士堯.  物理. 1990(02)

博士論文
[1]鎢銅偏濾器靶板疲勞損傷與壽命研究[D]. 錢(qián)新元.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]偏濾器等離子體鞘層及氫同位素在器壁材料中的滯留模擬研究[D]. 桑超峰.大連理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3332010